ECU tính toán khoảng thời gian phun cơ bản dựa vào 2 tín hiệu sau:Tín hiệu áp suất đường ống nạp từ cảm biến áp suất đường ống nạp (trong D-EFI) hay lưu lượng không khí nạp (loại L-EFI) và tín hiệu tốc độ động cơ .Nó dựa trên những phép tính của chương trình lưu trong bộ nhớ.
ECU động cơ cũng xác định khoảng thời gian phun tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ dựa trên hàng loạt các cảm biến khác.
Việc điều khiển bơm nhiên liệu bằng ECU, chức năng tăng áp suất nhiên liệu và vòi phun khởi động lạnh được trình bày trong chương hệ thống nhiên liệu và điều khiển sấy nóng cảm biến oxy được trình bày ở phần trước của chương này.Ở đây, nhóm thực hiện xin trình bày thêm các chức năng sau của ECU trong hệ thống phun xăng điện tử.
4.4.3.1 Phương pháp phun nhiên liệu và thời điểm phun:
• Phun hàng loạt • Phun theo nhóm
• Phun theo thứ tự công tác
Phun hàng loạt:
Ở kiểu phun này trong một chu kỳ làm việc của động cơ các kim phun phun đồng thời và phun hai lần, mỗi lần phun bằng phân nữa lượng nhiên liệu cần thiết trong một chu kỳ. Kiểu phun này có khuyết điểm là ở một số xy lanh nhiên liệu phun vào ở kỳ nạp nên sự hình thành hỗn hợp của các xy lanh này kém. Do vậy, nó chỉ áp dụng ở các động cơ có số xy lanh từ 6 trở xuống.
Phun theo nhóm:
Phương pháp này thường được áp dụng cho động cơ có số xy lanh từ 6 trở lên. Các kim phun có thể chia làm hai nhóm, ba nhóm, bốn nhóm…tùy theo số xy lanh động cơ .
Khi phun theo nhóm thì lượng nhiên liệu được cung cấp trước quá trình nạp của mỗi xy lanh. Nhóm 1 được thực hiện cho xy lanh 2, 4 và 6. Nhóm 2 cho các kim phun 1, 5 và 3. Ở kiểu này, trong một chu kỳ làm việc của động cơ thì các kim phun chỉ phun có một lần.
Hình trên là sơ đồ đấu dây của động cơ 4 xy lanh. Kim phun được bố trí là kim phun có điện trở thấp, mỗi cực của các kim phun được cung cấp điện dương từ contact máy ở vị trí IG, mỗi cực còn lại của kim phun 1 và 3 được nối về cực #10 và kim phun 2 , 4 được nối về cực #20 của ECU. Khi transistor số 1 mở thì nhiên liệu được cung cấp vào đường ống nạp của xy lanh 1 và 3. Khi transistor 2 mở thì kim phun 2 và 4 hoạt động.
Phun theo thứ tự công tác:
Kiểu phun này thường được áp dụng khá phổ biến ở động cơ 4 và 6 xy lanh. Trong một chu kỳ mỗi kim phun chỉ mở một lần và mở theo thứ tự công tác của động cơ. Theo sơ đồ bên dưới, lượng nhiên liệu được cung cấp ở cuối quá trình thải và kéo dài trong quá trình nạp của mỗi xy lanh.
4.4.3.2 Điều khiển thời gian phun nhiên liệu:
ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ và tín hiệu từ cảm biến lượng khí nạp để tạo ra một tín hiệu phun cơ bản. Sau đó bằng các mạch hiệu chỉnh phun khác nhau, ECU hiệu chỉnh tín hiệu phun cơ bản phụ thuộc vào các tín hiệu từ từng cảm biến để xác định lượng phun thực tế. Tín hiệu phun sau đó được khuếch đại để kích hoạt các kim phun.
Sơ đồ ECU điều khiển lượng phun:
Hình 4.83 – Sơ đồ điều khiển lượng phun
Lượng phun nhiên liệu thực tế được xác định bởi hai yếu tố:
• Khoảng thời gian phun cơ bản, có nghĩa là được xác định bởi lượng khí nạp và tốc độ động cơ
Tuy nhiên, trong khi động cơ đang quay để khởi động, khoảng thời gian phun nhiên liệu được xác định hơi khác do lượng khí nạp không ổn định trong khi khởi động.
Các chế độ điều khiển phun của ECU:
4.4.3.2.1 Điều khiển phun khi khởi động:
Trong khi động cơ đang quay khởi động, rất khó nhận biết được chính xác áp suất đường ống nạp do sự dao động lớn về tốc độ động cơ. Vì lý do đó ECU động cơ chọn một khoảng thời gian phun cơ bản lưu trong bộ nhớ của nó phù hợp với nhiệt độ nước làm mát mà không tính đến áp suất đường ống nạp. Sau đó nó bổ sung thêm một hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp và hiệu chỉnh theo điện áp ắc quy để tạo ra khoảng thời gian phun thực tế.
Các tín hiệu liên quan:
• Góc quay trục khuỷu (G) • Tốc độ động cơ (NE)
• Nhiệt độ nước làm mát (THW) • Nhiệt độ khí nạp (THA)
• Điện áp ắc quy (+B) • Tín hiệu khởi động (STA)
4.4.3.2.2 Điều khiển phun sau khởi động:
Khi động cơ đang chạy với tốc độ ổn định lớn hơn một tốc độ nhất định. ECU động cơ xác định khoảng thời gian của tín hiệu phun như sau:
a. Khoảng thời gian phun cơ bản:
Đây là khoảng thời gian phun cơ bản nhất và nó được xác định bởi áp suất đường ống nạp và tốc độ động cơ. Bộ nhớ trong của ECU động cơ có chứa các số liệu về khoảng thời gian phun cơ bản khác nhau tương ứng với các giá trị của áp suất ống nạp và tốc độ động cơ.
b. Các hiệu chỉnh phun:
ECU động cơ được thông báo liên tục điều kiện hoạt động của động cơ tại từng thời điểm bằng các tín hiệu từ các cảm biến. Sau đó nó thực hiện khoảng thời gian phun hiệu chỉnh khác nhau dựa trên các tín hiệu này.
Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp
Mật độ của không khí thay đổi theo nhiệt độ của nó. Vì vậy ECU phải luôn được thông tin chính xác về nhiệt độ khí nạp để điều chỉnh khoảng thời gian phun nhằm đạt tỷ lệ khí – nhiên liệu theo yêu cầu.
ECU sẽ hiệu chỉnh sự thay đổi của tỷ lệ không khí – nhiên liệu bằng một tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp. Với nhiệt độ 20oC làm tiêu chuẩn, lượng nhiên liệu sẽ tăng nếu nhiệt độ khí nạp thấp hơn giá trị này và ngược lại.
Hiệu chỉnh này sẽ làm tăng hay giảm lượng phun tối đa là 10%. Các tín hiệu liên quan:
- Nhiệt độ khí nạp (THA)
Hiệu chỉnh làm đậm sau khi khởi động:
Ngay lập tức sau khi khởi động, ECU động cơ cung cấp thêm một lượng nhiên liệu trong một khoảng thời gian nhất định nhằm ổn định hoạt động của động cơ. Hiệu chỉnh đậm sau khởi động ban đầu được xác định bởi nhiệt độ nước làm mát sau đó lượng phun giảm dần đến lượng phun cơ bản.
Các tín hiệu liên quan: • Tốc độ động cơ (NE).
• Nhiệt độ nước làm mát (THW).
Hiệu chỉnh đậm khi hâm nóng động cơ:
Do nhiên liệu bay hơi kém khi động cơ còn lạnh, động cơ sẽ chạy kém nếu không cung cấp cho nó một hỗn hợp đậm hơn. Vì vậy, khi niệt độ nước làm mát thấp, cảm biến nhiệt độ nước sẽ thông báo cho ECU tăng lượng nhiên liệu phun cho đến khi nhiệt độ đạt đến một giá trị xác định.
Các tín hiệu liên quan:
• Nhiệt độ nước làm mát (THW).
Hiệu chỉnh làm đậm khi trợ tải:
Khi động cơ hoạt động dưới chế độ tải nặng, cần tăng lượng phun nhiên liệu để đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt. Điều đó dược xác định thông qua lượng khí nạp và vị trí bướm ga.
Hiệu chỉnh làm đậm này sẽ tăng lượng phun từ 10% đến 30%. Các tín hiệu liên quan
• Vị trí bướm ga (PSW).
• Áp suất đường ống nạp (PIM). • Tốc độ động cơ (NE).
Làm đậm khi tăng tốc động cơ lạnh:
Để nâng cao khả năng tải khi động cơ còn lạnh, cần có một hiệu chỉnh làm đậm hỗn hợp khi động cơ đang nóng dần. Khi tiếp điểm không tải của cảm biến vị trí bướm ga mở, hỗn hợp được làm đậm lên. Tỷ lệ làm đậm và thời gian thay đổi tùy theo nhiệt độ nước làm mát. Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, tỷ số làm đậm tăng lên và khoảng thời gian làm đậm dài.
Các tín hiệu liên quan:
• Cảm biến vị trí bướm ga (IDL). • Nhiệt độ nước làm mát (THW).
Hiệu chỉnh tỷ lệ khí – nhiên liệu khi chuyển tiếp giữa các chế độ:
• Hiệu chỉnh khi tăng tốc:
• Khi ECU nhận thấy động cơ đang tăng tốc bằng tín hiệu từ các cảm biến, nó tăng lượng phun để nâng cao tính tăng tốc.
• Hiệu chỉnh làm nhạt khi giảm tốc:
• Khi ECU nhận thấy động cơ đang giảm tốc, nó giảm lượng phun để tránh cho hỗn hợp quá đậm khi giảm tốc.
Hiệu chỉnh phản hồi:
Khi có các dao động không lớn về tải trọng của động cơ hoặc tốc độ của động cơ, như là khi chạy không tải hoặc chạy ở tốc độ không đổi sau khi được hâm nóng, nhiên liệu (hỗn hợp không khí-nhiên liệu gần với tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết) được cung cấp căn cứ vào lượng không khí nạp.Các hiệu chỉnh sau đây được thực hiện khi xe chạy ở tốc độ không đổi sau khi được hâm nóng.
(1) Điều khiển phản hồi bằng cảm biến oxy (điều khiển phản hồi tỷ lệ không khí- nhiên liệu):
• ECU động cơ xác định thời gian phun cơ bản để đạt đựợc tỷ lệ không khí-nhiên liệu lý thuyết. Tuy nhiên một độ lệch nhỏ của tỷ lệ không khí-nhiên liệu lý thuyết xảy ra theo các tình trạng thực tế của động cơ, các thay đổi theo thời gian, và các điều kiện khác.
• Do đó, cảm biến oxy phát hiện nồng độ của oxy trong khí xả để xác định xem thời gian phun nhiên liệu hiện tại có phải là tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết dựa vào lượng khí nạp không khí.
• Nếu ECU động cơ xác định từ các tín hiệu của cảm biến oxy rằng tỷ lệ không khí - nhiên liệu đậm hơn tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết, nó sẽ rút ngắn thời gian phun để làm cho hỗn hợp không khí - nhiên liệu nhạt hơn. Ngược lại, nếu nó xác định rằng tỷ lệ không khí - nhiên liệu là nhạt, nó sẽ kéo dài thời gian phun để làm cho hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm hơn.
• Hoạt động của việc điều khiển phản hồi nhằm duy trì tỷ lệ không khí - nhiên liệu trung bình ở tỷ lệ không khí -nhiên liệu lý thuyết bằng cách liên tiếp thực hiện các hiệu chỉnh nhỏ. (Điều này được gọi là một hoạt động "vòng khép kín").
Để ngăn chặn việc bộ trung hoà khí xả quá nóng và để bảo đảm động cơ hoạt động tốt, sự phản hồi tỷ lệ không khí -nhiên liệu không xảy ra trong các điều kiện sau đây (hoạt động vòng-hở):
• Trong khi khởi động động cơ. • Trong khi làm đậm sau khởi động. • Trong khi làm đậm để tăng công suất.
• Khi sự cắt nhiên liệu xảy ra.
• Khi tín hiệu nhạt tiếp tục dài hơn thời gian xác định.
Điểm giữa (a) sẽ thay đổi trong khi điều chỉnh phản hồi này theo thời gian trôi qua. Trong trường hợp này, điểm giữa này buộc phải quay về trung tâm. Nếu không, nó sẽ làm cho việc phản hồi đi ra ngoài phạm vi hiệu chỉnh của việc điều khiển phản hồi. Điều này được gọi là việc điều chỉnh tỷ lệ không khí-nhiên liệu đã biết hoặc hiệu chỉnh nhiên liệu dài hạn.
(2). Điều khiển phản hồi bằng cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu (cảm biến A/F):
Điện áp đầu ra của cảm biến oxy thay đổi nhanh quanh tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết như được trình bày trong hình minh họa (phía trên).
Dữ liệu của cảm biến A/F mμ ECU động cơ đạt được, được hiển thị trong màn hình của máy chẩn đoán này. (Khi tỷ lệ không khí - nhiên liệu nhạt, điện áp này sẽ cao. Ngược lại điện áp này thấp khi tỷ lệ này đậm).
Do đó độ chính xác của việc phát hiện tỷ lệ không khí -nhiên liệu đã được cải thiện.
Nếu tỷ lệ không khí-nhiên liệu hiện thời thay đổi từ tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết như thể hiện trong hình minh hoạ (phía dưới), ECU động cơ tiếp tục hiệu chỉnh tỷ lệ không khí-nhiên liệu bằng tín hiệu của cảm biến oxy.
Tuy nhiên, đối với cảm biến A/F, ECU động cơ liên tục hiệu chỉnh bằng cách xác định mức thay đổi từ tỷ lệ không khí -nhiên liệu lý thuyết.
(3).Việc hiệu chỉnh khí xả CO đối với các xe không có cảm biến oxy hoặc cảm biến A/F:
Đối với các xe không có cảm biến oxy hoặc cảm biến A/F, có thể sử dụng một biến trở để điều chỉnh nồng độ của CO (%) trong thời gian chạy không tải.Xoay biến trở này về bên R làm cho nồng độ này đậm lên, và xoay về bên L để làm nó nhạt đi. Tuy nhiên đối với các xe có trang bị cảm biến oxy hoặc cảm biến A/F,việc điều chỉnh CO không cần thiết trong thời gian chạy không tải vì các xe này được tự động điều chỉnh đến tỷ lệ không khí - nhiên liệu thích hợp bằng tín hiệu của cảm biến.
Cắt nhiên liệu:
Khi giảm tốc từ tốc độ động cơ cao, bướm ga đóng hoàn toàn (tiếp điểm IDL bật). ECU cắt nhiên liệu để nâng cao tính kinh tế nhiên liệu và giảm khí xả.
Khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới một giá trị xác định hay bướm ga mở (tiếp điểm IDL mở), nhiên liệu được phun trở lại.
Tốc độ cắt nhiên liệu của động cơ và tốc độ phun trở lại sẽ cao hơn khi nhiệt độ nước làm mát thấp.
Các tín hiệu liên quan: • Vị trí bướm ga (IDL). • Tốc độ động cơ (NE).
• Nhiệt độ nước làm mát (THW).
(2).Cắt nhiên liệu khi tốc độ động cơ quá cao:
Để tránh cho động cơ chạy quá nhanh, việc phun nhiên liệu giảm đi nếu tốc độ động cơ vượt quá một giá trị xác định. Nhiên liệu sẽ phun trở lại khi tốc độ động cơ giảm đến một giá trị nhất định.
Các tín hiệu liên quan: • Tốc độ động cơ (NE)
Hiệu chỉnh điện áp:
Có một chậm trễ nhỏ từ lúc ECU động cơ gửi tín hiệu phun đến vòi phun cho đến khi vòi phun thực sự mở ra. Sự chậm trễ này sẽ lớn hơn khi điện áp ắc quy giảm xuống. Đều này có nghĩa là khoảng thời giam mở của van trong vòi phun sẽ ngắn hơn so với tính toán của ECU làm cho tỷ lệ hòa khí nhạt đi so với yêu cầu.
Trong hiệu chỉnh điện áp, ECU sẽ bù lại sự chậm trễ này bằng cách kéo dài thời gian của tín hiệu phun một lượng tương ứng với sự trễ.
Các tín hiệu liên quan: • Điện áp ắc quy (+B).
4.4.3.3 Chức năng an toàn:
Nếu ECU phát hiện hư hỏng trong bất kỳ hệ thống tín hiệu đầu vào nào, chức năng an toàn sẽ điều khiển động cơ bằng những giá trị tiêu chuẩn có sẵn trong ECU động cơ, hay ngừng động cơ để tránh hư hỏng cho động cơ hay quá tải bộ trung hòa khí xả, điều đó có thể xảy ra nếu việc điều khiển tiếp tục dựa trên những mạch có tín hiệu không bình thường.
Mối liên hệ giữa mạch có tín hiệu không bình thường và chức năng an toàn được chỉ ra trong bảng sau.
4.4.3.4 Chức năng tự chẩn đoán:
Những ECU trên tất cả các loại động cơ ngày nay đều có hệ thống tự chẩn đoán để kiểm tra hầu hết các mạch tín hiệu vào của hệ thống điều khiển động cơ. Khi ECU phát hiện lỗi, nó điều khiển đèn kiểm tra sáng để cảnh báo lái xe biết được hệ thống đang bị lỗi. Đồng thời ECU sẽ lưu mã lỗi đó vào trong bộ nhớ để người sửa chữa có thể xác định được mã lỗi để tiến hành sửa chữa.
Nếu các lỗi mạch điện khác xảy ra thì đèn sẽ tắt. Tuy nhiên mã lỗi sẽ được lưu lại trong bộ nhớ của ECU ngay cả khi công tắt máy OFF. Đối với hầu hết các loại động cơ, để đọc lỗi từ bộ nhớ có thể thực hiện bằng cách nối cực T (hoặc TE1) và E1 với nhau và có thể đếm số lần chớp của đèn kiểm tra.
Sau khi sửa chữa chúng ta phải xoá các mã lỗi trong bộ nhớ của ECU bằng cách ngắt điện đến cực BATT của ECU.
Nguyên lý phát hiện lỗi :
Hệ thống phát hiện lỗi ECU là chương trình nhận những giá trị tín hiệu cảm biến so sánh với giới hạn cho phép, nếu nằm trong giới hạn này thì hệ thống bình thường, ngược lại nếu nằm ngoài giới hạn này thì hệ thống bị lỗi.
Giới hạn tín hiệu bình thường dùng để xác định lỗi hầu hết các cảm biến theo